JPH03138849A - Ion implanter - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、イオン注入装置に関し、特にそのイオンビ
ームの集束点位置の変動を抑制する手段に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an ion implantation apparatus, and more particularly to means for suppressing fluctuations in the focal point position of an ion beam.
第4図は、従来のイオン注入装置の一例を示す概略図で
ある。FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a conventional ion implantation apparatus.
このイオン注入装置は、基本的には、イオン源2から引
き出したイオンビーム10を、分析管14を有する分析
電磁石12を通して偏向させ、かつその下流側のターゲ
ットチャンバー16内における所定のビーム集束点Fに
設けた分析スリット18を通し、それによってイオンビ
ーム10の運動量分析を行って所望質量のイオンから成
るイオンビーム10を選択的に導出し、それをターゲッ
ト(例えばウェーハ)20に入射させる構成をしている
。This ion implanter basically deflects an ion beam 10 extracted from an ion source 2 through an analysis electromagnet 12 having an analysis tube 14, and directs it to a predetermined beam focus point F in a target chamber 16 on the downstream side. The ion beam 10 is passed through an analysis slit 18 provided in the slit 18, thereby performing momentum analysis of the ion beam 10, selectively leading out an ion beam 10 consisting of ions of a desired mass, and making it incident on a target (for example, a wafer) 20. ing.
イオン源2は、この例では、真空容器であるイオン源チ
ャンバー8内にプラズマ生成用のアークチャンバー4お
よびイオンビーム10引出し用の引出し電極系6を収納
した構造をしており、イオン源チャンバー8は分析電磁
石12の分析管14に接続されている。In this example, the ion source 2 has a structure in which an arc chamber 4 for plasma generation and an extraction electrode system 6 for extracting the ion beam 10 are housed in an ion source chamber 8 which is a vacuum container. is connected to the analysis tube 14 of the analysis electromagnet 12.
上記のようなイオン注入装置においては、イオンビーム
10のイオン種、エネルギー、ビーム量等の運転パラメ
ータの相違により、イオンビート10における空間電荷
効果が異なってくる。In the above-described ion implantation apparatus, the space charge effect in the ion beat 10 varies depending on the operating parameters such as the ion species, energy, and beam amount of the ion beam 10.
このため、例えば分析電磁石10の上流側におけるイオ
ンビーム10の発散状態が変化し、ビーム集束点Fの位
置がビーム進行方向上で種々に変動する。第4図中の破
線はその一例を示すものであり、この場合のビーム集束
点F′は正規のビーム集束点Fより下流側にずれている
。Therefore, for example, the divergence state of the ion beam 10 on the upstream side of the analysis electromagnet 10 changes, and the position of the beam focusing point F varies in various ways in the beam traveling direction. The broken line in FIG. 4 shows one example, in which the beam focus point F' is shifted downstream from the normal beam focus point F.
これによって、質量分解能の低下、ビーム輸送ライン上
でのビーム損失の増大(即ちビーム輸送効率の低下)、
ターゲット20上でのビーム形状の変化等、イオン注入
装置の基本的性能工種々の問題が生じる。This results in reduced mass resolution, increased beam loss on the beam transport line (i.e. reduced beam transport efficiency),
Various problems arise in the basic performance of the ion implanter, such as changes in the beam shape on the target 20.
そこでこの発明は、上記のような空間電荷効果に影響を
与える運転パラメータが変化した場合でもイオンビーム
における空間電荷効果を一定に近づけてビーム集束点位
置の変動を抑えることができるようにしたイオン注入装
置を提供することを主たる目的とする。Therefore, the present invention has developed an ion implantation method that makes it possible to keep the space charge effect in the ion beam constant even when the operating parameters that affect the space charge effect as described above change, thereby suppressing fluctuations in the beam focal point position. The main purpose is to provide equipment.
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、この発明のイオン注入装置は
、前述したようなイオン源から分析電磁石までのビーム
輸送ラインを構成する真空容器にガス導入ポートを設け
、そこから当該ビーム輸送ライン中にガスを導入するこ
とができるようにしたことを特徴とする。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the ion implantation apparatus of the present invention includes a gas introduction port provided in the vacuum container constituting the beam transport line from the ion source to the analysis electromagnet as described above, It is characterized in that gas can be introduced into the beam transport line from there.
上記ビーム輸送ライン中にガスを導入すると、イオンビ
ーム中のイオンが雰囲気中のガス分子と衝突して電子を
放出させる割合が高くなり、イオンビーム中に存在する
電子の量が増え、イオンビームの中性化率が高まり、イ
オンビームにおける空間電荷効果が緩和される。その度
合は、導入ガス流量を調整することによって調整するこ
とができる。その結果、イオンビームのイオン種、エネ
ルギー、ビーム量等の空間電荷効果に影響を与える運転
パラメータが変化した場合でも、イオンビームにおける
空間電荷効果を一定に近づけることができる。When a gas is introduced into the beam transport line, the ions in the ion beam collide with gas molecules in the atmosphere and emit electrons at a higher rate, increasing the amount of electrons present in the ion beam and increasing the number of electrons in the ion beam. The neutralization rate is increased and space charge effects in the ion beam are alleviated. The degree can be adjusted by adjusting the flow rate of the introduced gas. As a result, even if operating parameters that affect the space charge effect, such as the ion species, energy, and beam amount of the ion beam, change, the space charge effect in the ion beam can be kept close to constant.
第1図は、この発明の一実施例に係るイオン注入装置を
示す概略図である。第4図の例と同一または相当する部
分には同一符号を付し、以下においては従来例との相違
点を主に説明する。FIG. 1 is a schematic diagram showing an ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention. The same reference numerals are given to the same or corresponding parts as in the example of FIG. 4, and the differences from the conventional example will be mainly explained below.
この実施例においては、前述したようなイオン源チャン
バー8にガス導入ポート22を設けており、そこからイ
オン源2から分析電磁石12までのビーム輸送ライン中
にガス30を導入することができるようにしている。In this embodiment, the ion source chamber 8 as described above is provided with a gas introduction port 22 through which a gas 30 can be introduced into the beam transport line from the ion source 2 to the analysis electromagnet 12. ing.
ガス30の導入は、例えば、ガス源24から圧力調整器
25、バルブ26および流量調整器28を通して行われ
る。Gas 30 is introduced, for example, from gas source 24 through pressure regulator 25, valve 26 and flow regulator 28.
イオン源チャンバー8内にガス30をどの程度導入する
かは、具体的には後述するようにして調整されるが、中
性粒子ビームを作るのが目的ではなくイオンビーム10
の空間電荷効果を下げるのが目的であるから、あまり多
く導入する必要はなく、概略的に言えば、イオン源チャ
ンバー8内の真空度が1桁下がる程度(例えば従来例で
1O−6Torrオーダーであったのが10−”ror
rオーダーに下がる程度)で良い。The amount of gas 30 introduced into the ion source chamber 8 is specifically adjusted as described later, but the purpose is not to create a neutral particle beam but to introduce the ion beam 10 into the ion source chamber 8.
Since the purpose is to reduce the space charge effect of There was 10-”ror
(lower than r-order) is sufficient.
導入するガス30には、例えばアルゴン、ネオン等の不
活性ガス、または、イオン源2に導入するソースガスと
同一のガスを用いるのが、イオンビーム10に対する、
ひいてはターゲット20に対する不純物イオン混入防止
等の観点から好ましい。For the ion beam 10, the introduced gas 30 is an inert gas such as argon or neon, or the same gas as the source gas introduced into the ion source 2.
Furthermore, this is preferable from the viewpoint of preventing impurity ions from being mixed into the target 20.
上記のようにしてイオン源2から分析電磁石12までの
ビーム輸送ライン中にガス30を導入すると、イオン#
2から引き出されたイオンビーム10中のイオンが雰囲
気中のガス分子に衝突して電子を放出させる割合が高く
なり、イオンビーム10中に存在する電子の量が増え、
イオンビーム10の中性化率が高まり、イオンビームl
Oにおける空間電荷効果が緩和される。その度合は、導
入ガス流量を調整することによって調整することができ
る。When the gas 30 is introduced into the beam transport line from the ion source 2 to the analysis electromagnet 12 as described above, ions #
The rate at which ions in the ion beam 10 extracted from the ion beam 10 collide with gas molecules in the atmosphere and emit electrons increases, and the amount of electrons present in the ion beam 10 increases.
The neutralization rate of the ion beam 10 increases, and the ion beam l
Space charge effects in O are alleviated. The degree can be adjusted by adjusting the flow rate of the introduced gas.
従って、上記ビーム輸送ライン中に導入するガス流量を
調整することによって、イオンビーム10のイオン種、
エネルギー、ビーム量(ビーム電流)等の空間電荷効果
に影響を与える運転バラメ−タが変化した場合でも、上
記区間内でのイオンビームlOにおける空間電荷効果を
一定に近づけることができる。Therefore, by adjusting the gas flow rate introduced into the beam transport line, the ion species of the ion beam 10,
Even if operating parameters that affect the space charge effect, such as energy and beam amount (beam current), change, the space charge effect in the ion beam IO within the above-mentioned section can be kept close to constant.
その結果、ビーム集束点Fの位置のビーム進行方向上で
の変動を抑えることができ、それによって質量分解能の
低下、ビーム輸送効率の低下、ターゲット20上でのビ
ーム形状の変化等を防止することができ、イオン注入装
置としての特性が向上する。As a result, it is possible to suppress fluctuations in the position of the beam focal point F in the beam traveling direction, thereby preventing a decrease in mass resolution, a decrease in beam transport efficiency, a change in beam shape on the target 20, etc. This improves the characteristics of the ion implanter.
例えば、イオンビーム10のイオン種がA s ”また
はB゛の場合、ビーム集束点Fの位置は、従来例の場合
は、イオンビーム10のビームTi’1Jt(ビームi
t)に応じて例えば第2図に示すように太き(変動する
(同図において上が下流側に移動する方向である)。For example, when the ion species of the ion beam 10 is As'' or B'', the position of the beam focusing point F is, in the case of the conventional example, the beam Ti'1Jt of the ion beam 10 (beam i
t), the thickness changes as shown in FIG. 2 (in the figure, the top is the direction of movement toward the downstream side).
これに対して、この実施例のようにイオン源チャンバー
8内にガス30を導入するようにしてそのガス流量を例
えば第3図に示すようにイオンビーム10のビーム電流
に応じて変化させると、イオンビーム10における空間
電荷効果が一定に近づくので、ビーム電流が変化しても
ビーム集束点Fの位置を一定に保つことができる。On the other hand, if the gas 30 is introduced into the ion source chamber 8 and the gas flow rate is changed according to the beam current of the ion beam 10 as shown in FIG. 3, for example, as in this embodiment, Since the space charge effect in the ion beam 10 approaches a constant value, the position of the beam focus point F can be kept constant even if the beam current changes.
ところで、この実施例でガス30を分析電磁石12の上
流側で導入するようにしているのは、■イオンビーム1
0とガス分子との衝突によってエネルギーを持った中性
粒子が発生しても、それを分析電磁石12で除去するこ
とができ、それによってビーム電流で計測されない中性
粒子がターゲット20に注入されてドーズ量の誤差が発
生するのを防止することができる、■分析電磁石12の
上流側でのイオンビームlOの発散がビーム集束点位置
の変動に比較的大きな影響を与えるが、そこでのイオン
ビームlOの発散を抑えることができる、等の点で好ま
しいからである。By the way, in this embodiment, the gas 30 is introduced upstream of the analysis electromagnet 12 because:
Even if neutral particles with energy are generated due to the collision between zero and gas molecules, they can be removed by the analysis electromagnet 12, and as a result, neutral particles that are not measured by the beam current are injected into the target 20. It is possible to prevent errors in the dose amount from occurring. ■The divergence of the ion beam IO on the upstream side of the analysis electromagnet 12 has a relatively large effect on fluctuations in the position of the beam focus point, but the ion beam IO there This is because it is preferable in that it is possible to suppress the divergence of .
なお、イオン源チャンバー8内に導入するガス30の流
M調整は、イオンビーム10のイオン種、エネルギー、
ビーム量等の空間電荷効果に影響を与える運転パラメー
タと、その運転パラメータに対してビーム集束点Fの位
置を一定にするために必要なガス流量との関係(例えば
第2図および第3図に示すようなカーブ)を予めデータ
ベースとして作成しておいてこれを制御装置32内に格
納しておき、制御装置32に与えられる運転パラメータ
に応じて線量調整器28を制御するようにして自動調整
するようにしても良い。Note that the flow M of the gas 30 introduced into the ion source chamber 8 is adjusted depending on the ion species of the ion beam 10, the energy,
The relationship between the operating parameters such as the beam amount that affect the space charge effect and the gas flow rate required to keep the position of the beam focal point F constant with respect to the operating parameters (for example, as shown in Figs. 2 and 3). A curve as shown in the figure is created in advance as a database and stored in the control device 32, and the dose regulator 28 is automatically adjusted according to the operating parameters given to the control device 32. You can do it like this.
また、上記例と違って、イオン源チャンバー8と分析電
磁石12の分析管14との間に両者間をつなぐビームラ
イン管のような他の真空容器がある場合は、その真空容
器に上記のようなガス導入ボート22を設けてそこから
ガス30を導入するようにしても良い。Also, unlike the above example, if there is another vacuum vessel such as a beam line tube connecting the ion source chamber 8 and the analysis tube 14 of the analysis electromagnet 12, the vacuum vessel may be Alternatively, a gas introduction boat 22 may be provided and the gas 30 may be introduced from there.
また、いずれの例の場合も、ガス導入ボート22を上記
区間内に複数個設けても良い。Moreover, in any case, a plurality of gas introduction boats 22 may be provided within the above-mentioned section.
以上のようにこの発明によれば、イオン源から分析電磁
石までのビーム輸送ライン中にガスを導入してイオンビ
ームの中性化率を調整することができるようにしたので
、イオンビームのイオン種、エネルギー、ビーム量等の
空間電荷効果に影響与える運転パラメータが変化した場
合でも、イオンビームにおける空間電荷効果を一定に近
づけることができる。As described above, according to the present invention, the neutralization rate of the ion beam can be adjusted by introducing gas into the beam transport line from the ion source to the analysis electromagnet. Even if operating parameters that affect the space charge effect, such as energy, beam amount, etc., change, the space charge effect in the ion beam can be kept close to constant.
その結果、ビーム集束点位置の変動を抑えることができ
、それによって質量分解能の低下、ビーム輸送効率の低
下、ターゲット上でのビーム形状の変化等を防止するこ
とができ、イオン注入装置としての特性が向上する。As a result, it is possible to suppress fluctuations in the beam focal point position, thereby preventing a decrease in mass resolution, a decrease in beam transport efficiency, and a change in beam shape on the target, which is a characteristic of an ion implanter. will improve.
第1図は、この発明の一実施例に係るイオン注入装置を
示す概略図である。第2図は、ビーム電流とビーム集束
点位置との関係の概略例を示すグラフである。第3図は
、ビーム電流とガス流量との関係の概略例を示すグラフ
である。第4図は、従来のイオン注入装置の一例を示す
概略図である。
2・・・イオン源、8・・・イオン源チャンバーlO・
・・イオンビーム、12・・・分析電磁石、18・・・
分析スリット、20・・・ターゲット、22・・・ガス
導入ボート、30・・・ガス、F、 F’・・、ビー
ム集束点。
第
2
図
第
図
第
図
第
図FIG. 1 is a schematic diagram showing an ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a graph showing a schematic example of the relationship between beam current and beam focal point position. FIG. 3 is a graph showing a schematic example of the relationship between beam current and gas flow rate. FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a conventional ion implantation apparatus. 2... Ion source, 8... Ion source chamber lO.
...Ion beam, 12...Analysis electromagnet, 18...
Analysis slit, 20...target, 22...gas introduction boat, 30...gas, F, F'..., beam focusing point. Figure 2 Figure 2 Figure 2
Claims (1)
石およびその下流側に設けた分析スリットを通してター
ゲットへ入射させる構成のイオン注入装置において、前
記イオン源から分析電磁石までのビーム輸送ラインを構
成する真空容器にガス導入ポートを設け、そこから当該
ビーム輸送ライン中にガスを導入することができるよう
にしたことを特徴とするイオン注入装置。(1) In an ion implanter configured to cause an ion beam extracted from an ion source to enter a target through an analysis electromagnet and an analysis slit provided on the downstream side thereof, a vacuum vessel forming a beam transport line from the ion source to the analysis electromagnet. An ion implantation apparatus characterized in that a gas introduction port is provided in the ion implanter, and a gas can be introduced into the beam transport line from the gas introduction port.
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Cited By (1)
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- 1989-10-23 JP JP1276765A patent/JP2765111B2/en not_active Expired - Fee Related
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